钢混组合桥面板的结构优势与设计要点分析
公路桥梁钢-混凝土现浇组合桥面板技术指南
一、概述公路桥梁作为城市交通的重要组成部分,其性能与质量直接影响着城市交通的畅通和安全。
而在公路桥梁的建设中,桥面板作为载荷传递和行车表面的重要组成部分,其质量和性能同样至关重要。
钢-混凝土现浇组合桥面板技术,在公路桥梁建设中得到了广泛应用,其结构优越、性能稳定、施工方便的特点受到了工程师和施工方的青睐。
二、钢-混凝土现浇组合桥面板的优势1. 结构优越钢-混凝土组合桥面板是以钢梁作为主要承载结构,在混凝土铺筑后,形成钢-混凝土复合结构,具有承载能力强、受力均匀的优势。
相较于传统的纯混凝土桥面板,钢-混凝土组合桥面板在跨度较大、荷载较重的情况下能够提供更好的承载性能。
2. 施工方便钢-混凝土组合桥面板的施工过程中,首先进行钢梁的预制和安装,然后再进行混凝土的现浇,这种分步施工方式避免了混凝土的浇筑过程对钢梁的损坏,同时也大大提高了施工效率。
3. 耐久性高钢-混凝土组合桥面板在受力时,钢梁和混凝土能够相互协同工作,有效减少了混凝土的龄化速度,延长了桥梁的使用寿命。
钢-混凝土组合桥面板能够更好地抵抗环境因素和车辆荷载的作用,具有更长的使用寿命。
三、钢-混凝土现浇组合桥面板的施工工艺1. 钢梁预制钢梁的预制主要包括钢材的裁剪、焊接和防腐处理等工序。
预制好的钢梁需要经过严格的质量检测,确保其尺寸和质量符合设计要求。
2. 钢梁安装在桥梁主体结构完成后,钢梁需要通过吊装设备精准安装到设计位置,并进行有效的连接和固定。
3. 架设模板钢梁安装完成后,需要根据设计要求设置现浇混凝土用的模板,确保混凝土浇筑时的准确性和牢固性。
4. 混凝土浇筑混凝土浇筑过程中需要控制浇筑速度、质地、密实度等参数,保证桥面板混凝土的质量和性能。
5. 后续工序混凝土养护完成后,需要进行表面修整、铺装防水层、进行防腐处理和路面铺装等后续工序,最终形成完整的桥面板结构。
四、钢-混凝土现浇组合桥面板的质量控制1. 材料质量控制钢材和混凝土是钢-混凝土组合桥面板的主要材料,其质量直接影响桥面板的性能。
钢筋混凝土梁桥设计方案及其优化分析
钢筋混凝土梁桥设计方案及其优化分析梁桥是一种常见的桥梁结构形式,具有承载能力强、施工方便等优点,在现代桥梁工程中广泛应用。
本文将针对钢筋混凝土梁桥的设计方案及其优化进行分析。
一、设计方案1. 梁桥的设计参数钢筋混凝土梁桥的设计参数包括梁的截面形状、梁的尺寸、钢筋的布置等。
钢筋混凝土梁桥的截面形状可以选用矩形、T形、箱形等形式,根据实际需求进行选择。
梁的尺寸可以根据跨径、荷载等因素进行确定。
钢筋的布置应满足梁的强度和刚度要求。
在设计过程中,应根据实际情况合理选取这些参数,以确保梁桥的安全和经济性。
2. 材料选择钢筋混凝土梁桥的主要材料包括水泥、砂子、骨料和钢筋。
在选择水泥时,应考虑其强度等级、耐久性等因素。
砂子和骨料的选择应满足混凝土的工作性能要求,确保混凝土的强度和耐久性。
钢筋的选择应根据受力情况确定。
在设计梁桥时,应根据实际情况合理选择这些材料,以确保梁桥的性能和使用寿命。
3. 荷载计算在设计梁桥时,应根据实际的交通流量、车辆类型等因素进行荷载计算。
根据设计标准和规范,计算梁桥在静荷载、动荷载和温度荷载等工况下的受力情况,并进行相应的强度校核。
在荷载计算过程中,应考虑到梁桥的各种工况,确保梁桥在不同荷载下的安全和稳定。
4. 结构分析钢筋混凝土梁桥的结构分析主要包括静力分析和动力分析两个方面。
通过静力分析,可以得到梁桥在静荷载下的受力情况,包括弯矩、剪力、轴力等。
通过动力分析,可以得到梁桥在动力荷载下的振动响应,包括自振频率、振型等。
结构分析的结果可以为优化设计提供依据,确保梁桥在不同工况下的结构安全和使用性能。
二、优化分析1. 强度优化钢筋混凝土梁桥的强度优化是指通过调整结构参数,使得梁桥在满足强度要求的前提下,减小结构材料的使用量,以达到降低工程造价和减少环境负荷的目的。
在强度优化中,可以采用参数优化方法,通过改变梁桥的截面形状、尺寸、钢筋的布置等参数,使得结构的重量和成本减小。
2. 刚度优化钢筋混凝土梁桥的刚度优化是指通过调整结构参数,使得梁桥在满足刚度要求的前提下,减小结构的自重和应力变形,以提高桥梁的运行性能和使用寿命。
钢混叠合梁桥设计与分析
计 算 结果 : f 1 =2 . 5 3 , u l =0 . 1 5 ; f 2= 4 . 4 0 , U 2 =
0. 2 5。
( 6 ) 沉降 : 按照 1 . 7 e m取 。 3 . 2 计算 模 型
会 受 到更 多 青 睐 。
关键 词 : 钢混叠合 梁桥 ; 结构设 计分析 ; 应力验 算
中图分类号 : U 4 4 2 . 5 3 文献标识码 : B
1 工 程 概 述
本 文介 绍 了沈 阳市 大堤 路谟 家堡跨 线 桥及 接线 工 程跨 越 三环 绕 城 高 速 主桥 ( 5 0+5 0+3 0 ) m 钢 混 叠 合梁 桥 的设计 与 分 析 , 可 为 以后 钢 混 叠合 梁 桥 的 建 设 提供参 考 。
2 0 1 5年
第 1 期
北 方 交 通 D O I : 1 0 . 1 5 9 9 6 / j . c n k i . b f j t . 2 0 1 5 . 0 1 . 0 0 8
一 2 9一
文章编号 :1 6 7 3— 6 0 5 2 ( 2 0 1 5 ) 0 1 —0 0 2 9— 0 4
2 结 构设 计要 点
我 国正 处 于基 础 建 设 的 高潮 阶段 , 特别 是 城 市 基 础建 设发 展较 快 , 在 城 市进 出 口位 置 或 者 城 市 立 交 桥处 , 由于城 市空 间 、 施工 要求 以及 施 工 阶段交 通
不中断等要求 , 钢箱梁 、 设计 安全 等级 : 一级 ; 环 境 类别 采 用 Ⅱ类 ; 防撞 等级 采用 S S级 。 上 部 结 构 为钢 一混组 合 梁 结 构 , 由混 凝 土 桥 面 板与 钢梁 组 合 而成 。第 一 、 二跨 ( 5 0 m跨 径 ) 截 面 总 高度 取 2 . 3 m, 第 三跨 ( 3 0 m跨 径 ) 为变 高 度 , 截 面 总 高度 为 1 . 8 8~ 2 . 3 m, 梁 高变 化按 直线 变化 。钢梁 为 开 口箱形 断 面 , 横桥 向采 用分 离双 箱布 置 , 两 箱之 间 采用 横梁 连接 , 单箱 截 面为倒 梯形 , 内侧 腹板 为直 腹 板, 外 侧腹 板 为斜腹 板 , 斜 率 为 1: 1 , 顶 口腹 板 中心
钢混组合梁桥的设计要点和方法
收 稿 日期 : 2 0 1 7 — 0 2 — 0 6 作者 简介 : 孙涛( 1 9 8 3 一) , 男, 新 疆阿 勒泰 人 , 工程 师 , 从事 路 桥设计 工作 。
弹 性 理 论认 为 在 承 载 能 力 极 限状 态 下 ,钢 混 组 合 梁 是 完全 协 同工 作 的 ,结 构 的破 坏 是 以边 缘
应力水 平超过材料 的允许应力 为标准计算 的 , 因 此 弹性 理 论计 算 承 载 能力 时 , 有 如 下假 定 : ( 1 ) 截 面 的 变形 完 全遵 循 平 截 面假 定 ; ( 2 ) 钢材 和混凝土 为理想 的弹性 体 , 直 到梁 体
中图分 类号 :U 4 4 8 . 2 1 * 6 文献标 志 码 :A 文章编 号 :1 0 0 9 — 7 7 1 6 ( 2 0 1 7) 0 4 — 0 0 6 7 — 0 3
0 引 言
混凝 土和钢材 是现代 工程建设 的主要材料 , 随 着 现 代 土 木 工程 向 可持 续 化 和 经 济 化 的方 向发
2 0 1 7 年 4月第 4期
DO I : 1 0 . 1 6 7 9 9  ̄ . c n k i . c s d q y t h . 2 0 1 7 . 0 4 . 0 2 0
城 市道 桥 与 防 洪
桥梁结构 6 7
钢 混组合 梁桥 的设 计要 点和 方法
孙 涛
( 中咨 华科 交通建 设技 术有 限公 司 , 北 京市 1 0 0 1 9 5)
的破 坏 ;
( 3 ) 钢与混凝 土之 间连接是 安全可靠 的 , 可能 有 微小 的滑 移 , 但 是可 忽 略 ; ( 4 ) 不考 虑混凝 土开裂 对结 构承载 能力 的影 响。 根据钢混组合结构 的计算理论 ,如果钢混 构 件 的连 接 在 承 载 能力 状 态 下 不 发 生 滑移 ,截 面 内 构 件 连 接 完好 ,则 可 以按 照 刚度 分 配原 理 计 算 钢 梁 承 受 的弯矩 、轴 力 和混 凝 土 桥 面板 承受 的 弯 矩 和 轴力 , 结构 内力 的分 配 原 理见 图 1 。 根 据 图 1可 知 , 在截面 弯矩作用 下 , 根 据 弹 性 理 论 分 配 的钢 和 混 凝 土 的 弯 矩 和 轴 力 分
新型钢-混组合梁桥设计分析
新型钢-混组合梁桥设计分析钢-混组合梁桥由钢主梁和钢筋混凝土桥面板形成组合截面共同受力,充分发挥了钢梁受弯性能好和混凝土受压性能好的特点,有着良好的结构性能和耐久性,施工难度小、进度快,多样化结构适应不同建设条件的需求,简化的结构减少了桥梁施工和维修管理工作量,所以近年来在国内得到了快速的发展和应用。
[1-2]钢-混组合梁桥分为不同形式,包括钢箱组合梁、钢桁组合梁和钢板组合梁等,随着计算水平的提升和施工工艺的进步,钢-混组合梁桥的构造得到了极大的简化,当桥面宽度不是很大时,少主梁形式的钢-混组合梁桥使现场工作量大幅降低,也使其在施工性能和管养维护方面,相比预应力混凝土桥梁及钢筋混凝土桥梁具有极大的竞争力。
近年来钢-混组合梁桥在中小跨径公路桥梁中有广泛的应用。
安徽、浙江、广东、湖南、陕西等地都积极开展了相关探索,在高速公路主线、匝道桥和跨线桥结构中都进行了尝试。
本文对某4×35m钢-混组合梁桥的方案比选、结构设计和整体计算进行了分析和总结。
一、桥型方案比选本工程为某高速公路桥梁,桥梁结构形式采用钢板组合梁桥,基本跨径为35m,4跨一联,每联两端设置伸缩缝。
本桥为直桥,设置2%的横坡和0.3%的纵坡。
桥梁宽度为12.25m,分幅布置,为双向四车道,外侧设3m的路肩。
设计时速为80~120公里/小时。
根据对钢板组合梁桥常见类型和已有设计方案的调研,提出了三个初步方案如表2。
对不同方案结果表明:不同的主梁形式,双主梁结构性能较好,施工方便,钢梁制造费用低,经济性更优,管养工作量较小,选择双主梁。
不同的横梁形式,非支承横梁在主梁间距较大时横向受力较不利,但对桥面板施加横向预应力后能达到较好的受力性能,且现场连接方便、施工快速,经济性和管养情况也更优,选择非支承横梁。
不同的桥面板形式,全宽预制桥面板受力性能好,横向预应力束可提前张拉,现场工作量少,施工快速,经济性上两种桥面板基本相当,但全宽预制桥面板的整体性和水密性好,管养压力较小,选择全宽预制桥面板。
钢混组合结构在桥梁设计中的应用与思考
钢混组合结构在桥梁设计中的应用与思考发布时间:2022-01-19T08:54:25.331Z 来源:《防护工程》2021年30期作者:洪卫陈明[导读] 钢板组合梁在桥梁工程建设项目中是一种十分常见的结构,设计与建造过程都十分简单,跨径范围在30-130m之间,其结构具有较强的耐久性和经济性。
初期钢板组合梁腹板采用的是纵横向加劲肋和多主梁型式,导致钢材消耗量非常大,并且也为工程加工生产带来了一定的负担[1]。
湖北省城建设计院股份有限公司湖北武汉 430000摘要:在桥梁工程设计中,钢混组合结构能够充分发挥出刚才的抗拉性能和混凝土的抗压性能,改善桥梁工程结构的力学性能与经济性。
当钢材处于伸拉区域时,强度和延性都能够得到充分发挥,但是当处于抗压区域时,屈曲强度就会起到一定的控制作用,性能将被抑制。
而混凝土材料和钢材相比,其抗拉强度较小、抗压性能突出并且钢材十分便宜,是一种性能优越的脆性材料,将这两种类型材料相结合,能够充分发挥出各自的力学性能,从而大幅度提高桥梁结构的整体受力能力。
对此本文将主要介绍钢混组合梁中的几种结构型式,并提出钢混组合结构在桥梁工程中的具体应用策略。
关键词:钢混组合结构;桥梁设计;钢板组合梁;桥面施工桥梁工程中的梁、主塔以及拱等受力部分,基本上都是由钢材和混凝土两种材料组成,通过混合构件的拼接组合,进而组成了桥梁,这也就是钢混组合桥梁。
钢混组合结构可以充分发挥出两种不同类型材料的优势,应用于桥梁工程施工中十分便捷,随着在具体应用期间计算理论和方法的完善,解决了初期钢混组合桥梁工程中的诸多问题。
一、桥梁工程钢混组合梁的主要结构型式(一)钢板组合梁钢板组合梁在桥梁工程建设项目中是一种十分常见的结构,设计与建造过程都十分简单,跨径范围在30-130m之间,其结构具有较强的耐久性和经济性。
初期钢板组合梁腹板采用的是纵横向加劲肋和多主梁型式,导致钢材消耗量非常大,并且也为工程加工生产带来了一定的负担[1]。
钢—混组合梁桥预制桥面板连接构造研究
钢—混组合梁桥预制桥面板连接构造研究
连接构造是钢-混组合梁桥预制桥面板关键而薄弱的环节,其性能的优劣不
仅影响预制桥面板在施工期间的建造速度,还影响预制桥面板在运营期间的使用性能。
国内外已有大量关于连接构造的研究成果,但是资料分散,缺乏系统地整理、分类、分析和比较,难以直接应用于实际设计和施工。
基于此,本文以国内外大量的研究成果为基础,通过归纳总结的方法,对预制桥面板的板板连接构造和板梁连接构造进行分析比较。
本文主要研究内容和成果如下:(1)根据不同类型的预制桥面板对连接构造进行分类,并对国内外板板连接构造和板梁连接构造的研究现状进行了系统的梳理,得出已有研究的不足;(2)从构造形式、性能分析、施工分析和设计建议4个方面对7种板板连接构造形式进行了分析。
详细分析了板板连接构造的构造特点、力学性能、研究不足、施工步骤、适用情况和设计建议,并进行了比较分析,得出相应的使用建议;(3)对板梁连接构
造形式进行了分类及分析,并对钢筋与抗剪连接件碰撞问题和板梁结合面密实性问题进行了分析并给出了相应的解决方法。
分析了不同抗剪连接件的特点以及其对于预制桥面板的适用性,并从构造形式、性能分析、施工分析和设计建议4个方面详细分析了常规直径栓钉连接件和大直径栓钉连接件。
在对以上分析进行总结比较的基础上,得出推荐的解决方法与构造形式;(4)以一座典型的钢-混组合梁桥预制桥面板连接构造设计方案为对象,详细介绍了
原设计方案及现场实际施工情况并分析得出其存在的不足与缺陷,给出了多个优化设计方案并进行了相应的分析评价、承载力验算、施工图设计及比较分析,充分证明了连接构造的分析比较研究成果能有效提高预制桥面板的施工速度和质
量。
钢混组合桥面板发展前景概述
钢混组合桥面板发展前景概述1.引言组合结构由于具有整体受力的经济性、发挥材料各自特点、施工简便的优点,在工程实践中被广泛应用。
在20世纪80年代,组合结构在理论和施工方面都取得了新的进展,钢桥结构得到了极大的简化,不同形式的组合结构桥梁也相继出现,而2 根主梁的组合钢板梁桥成为最受欢迎的一种桥梁结构。
各国相继制定了统一规范,统一和简化了桥梁结构体系。
传统钢-混凝土组合梁桥多采用钢筋混凝土桥面板,但是随着主梁根数的减少和梁间距的逐渐增大,要求桥面板具有更高的跨越能力,就要求桥面板具有较大抗弯刚度和承载能力,而钢混组合桥面可以满足要求。
钢混组合桥面具有钢筋混凝土桥面板和钢桥面板的诸多性能优势:在桥梁施工过程中,钢板起到模板的作用,不需要拆除;钢混组合桥面板在桥面板的翻修、改建和加固工程中更加方便;钢混组合桥面板比钢筋混凝土桥面更具有耐久性。
钢混组合桥面板的这些优点,使其具有广阔的发展前景。
2.钢混组合桥面板的发展历程组合板的研究和应用已经有八十多年的历史,但是历史早期没有组合结构的概念。
钢板与混凝土组合效应的积极利用是源于20世纪50 年代,由法国开发的开发的罗宾逊式组合桥面板,当时法国在建造Tancarville 悬索桥过程中为了减轻桥面板的重量发明了组合面板。
但是当时的组合面板由于技术不成熟的原因,其性能与混凝土桥面板差距不大,且成本较高,所以只在一些特殊的条件下才会使用,如施工空间受限的跨线桥和旧桥面板更替。
由于日本长期受到地震的影响,所以该国的建筑物、桥梁等对抗震性能要求较高,钢混结构良好受力性能和经济性,在抗震建筑上得到了成功应用,钢混组合桥面板方面的研究和应用都处于世界领先地位。
在1969年,日本建设西栗桥时就成功运用了钢混组合桥面板,并且在此后18年里,经过理论研究和实践,全面提高这种结构的性能,展示了该组合结构的桥面板性能优良、质量轻、造价低等优良特性。
钢混组合桥面板的底部由4.5mm厚的涂有防腐材料的钢板组成,60mm厚的沥青层,高为150mm的组合面板,穿钉由压力机打入板内,再绑上16mm的钢筋网,上部混凝土在工程浇灌成板。
钢结构桥梁设计及思考、设计经验总结
钢结构桥梁设计及思考、设计经验总结钢结构桥梁优势:钢结构拥有轻型化、抗震性能好;工业化和装配化程度高、可循环利用等优点;随着大跨桥梁的大规模应用,大量采用钢结构是我国交通基础设施未来发展的必然趋势.钢结构桥梁劣势:钢结构造价偏高;耐腐蚀性能不足等;桥梁造价应综合考虑建设成本、安全耐久、管理养护等各种因素,钢结构桥梁自重较轻,节约了下部结构造价,同时施工速度较快,工期较短。
钢结构耐腐蚀性能不足的问题可采取涂装长效高性能防腐涂料、采用耐候钢等方法解决。
全钢结构含钢箱梁、钢桁梁。
钢混组合梁结构含:钢板组合梁桥、钢箱组合梁桥、波形钢腹板桥梁。
>>>钢桁梁桥案例贵阳高速公路:鸭池河大桥一主跨800m钢桁梁斜拉桥(72+72+76+800+76+72+72)=124Om双塔双索面半漂浮体系的混合梁斜拉桥,边跨为预应力混凝土箱梁,中跨为钢桁梁结构,边中跨比为0.275。
钢桁梁结构采用“N”型桁架,横向两片主桁,中心间距为27.0m,桁高7.0m,节间长度为8.0m。
湖北宜昌至张家界高速公路:白洋长江公路大桥一主跨100Om钢桁梁悬索桥主桥采用单跨100Om双塔钢桁梁悬索桥。
主桁架采用华伦式,中心距36m,桁高7.5m,小节间长度7.5m,两节间设一吊点,4节间作为一节段整体吊装,标准吊装节段长度30m,端吊装节段14.2m,跨中吊装节段10.58m。
>>>钢混组合梁桥材料优势:充分利用钢材和混凝土的材料优势,混凝土提高了钢梁的稳定性。
结构优势:减小结构高度、提高结构刚度、减小结构在活荷载下的挠度。
施工便捷:工厂化生产、现场安装质量高、施工费用低、施工速度快。
环保节能:大幅减少水泥用量,减小对环境污染。
缺点:存在抗扭刚度较弱、适用跨度不大的缺点。
1、钢板组合梁桥云南某高速公路项目全长107Km,所在区域位于高烈度地震区,基本地震动峰值加速度.3~0.4g,多座桥梁采用30m-50m钢混组合梁通用图设计。
钢混合成桥面板设计关键技术
钢混合成桥面板设计关键技术吴志勇(中铁上海设计院集团有限公司,上海200070)摘要:国内钢混组合梁桥面板普遍采用钢筋混凝土结构,因其自重大、易开裂、需现浇模板等原因,已不满足桥梁快速化施工和环保的要求。
钢混合成桥面板是将钢板和混凝土通过复合剪力键连接在一起组合成桥面板共同受力,可以作为 钢混组合梁受力的重要组成部分,国内已开始在探索丁-程实践应用,但是设计规范并没有明确条文,需要进一步研究。
笔 者提出了一种新型钢混合成桥面板的结构形式,阐述了其适用范围、工作机理、设计方法及施工要点,形成了一套完整的 设计流程和计算原则,并提出了详细的计算公式,为钢混合成桥面板的推广应用提供了一定的理论和设计参考。
关键词:钢混合成桥面板;复合剪力键;工作机理;设计方法中图分类号:U 443.31文献标志码:B文章编号:1009-7767(2019)05-0106-05K 桥梁工程Bridge EngineeringKey Technology of Steel-concrete Composite Bridge Deck DesignWu Zhiyong近20年来,钢混组合梁在我国得到了迅速发展, 相应的工作机理、设计理论与施工方法也得到不断完 善。
但是,钢-混凝土合成桥面板(以下称钢混合成桥面 板或组合板)一直没有得到广泛应用。
采用钢混组合 梁,其基本思想是材料的性能特点用在其能发挥特点 的构造位置上,对桥面板也应该是适用的。
施工时为 不影响既有河道或道路,同时为了体现设计先进、施工 便捷的原则,钢混组合梁桥的桥面板也可采用钢混合 成桥面板。
基于上述理论,笔者重点介绍了钢混合成桥 面板的工作机理、设计方法及施工要点,对其推广应用具有一定的参考价值。
1钢混合成桥面板特点与构造1.1主要特点组合桥梁中采用的桥面板可以分为现浇混凝土 板、叠合板、预制混凝土板、压型钢板混凝土合成板及 钢混组合板等,其中后两者为钢混合成桥面板。
钢一混凝土组合桥面板施工工法(2)
钢一混凝土组合桥面板施工工法钢一混凝土组合桥面板施工工法一、前言钢一混凝土组合桥面板施工工法是一种将钢结构与混凝土结构有机结合的桥梁施工方法。
该工法的特点在于结构稳定性好、施工周期短、使用寿命长等。
本文将对该工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析以及工程实例进行详细介绍。
二、工法特点钢一混凝土组合桥面板施工工法具有以下特点:1. 结构稳定性好:采用钢一混凝土的组合结构,充分发挥了钢结构和混凝土结构的优势,使得桥面板具有较好的抗弯、抗震、抗疲劳能力。
2. 施工周期短:采用模块化生产和预制技术,使得桥面板可以迅速完成制作和组装,从而缩短了施工周期。
3. 使用寿命长:桥面板采用耐久性好的钢结构和混凝土材料,经过防腐处理和防锈涂层,可以有效延长桥梁的使用寿命。
4. 施工工艺灵活:可以根据实际情况选择不同的施工方法和工艺流程,适应各种桥型和工程要求。
三、适应范围钢一混凝土组合桥面板施工工法适用于各类公路、铁路和轻轨等桥梁工程。
尤其适用于需要快速施工、结构要求高、使用寿命长的大跨度桥梁。
四、工艺原理钢一混凝土组合桥面板施工工法的原理是将预制好的钢结构桥面板和混凝土拼装在一起,形成一个整体的桥梁结构。
钢结构桥面板具有良好的刚性和承载能力,而混凝土填充在钢结构内部能够提供更好的纵向和横向的连接性。
通过采取适当的技术措施,如焊接、螺栓连接、预应力张拉等,可以实现钢一混凝土组合桥面板的结构安全和稳定。
五、施工工艺钢一混凝土组合桥面板施工工艺包括以下几个主要施工阶段:1. 钢结构预制:根据设计要求,对钢结构桥面板进行预制,包括切割、焊接、抗腐蚀处理等工序。
2.混凝土浇筑:在钢结构中预留好浇筑口,通过使用模板和钢筋骨架进行混凝土的浇筑。
3. 组装:将预制好的钢结构桥面板与混凝土组装在一起,并进行焊接或螺栓连接,形成桥面板的整体结构。
4. 后处理:对组装好的桥面板进行钢结构的防腐处理、混凝土的养护等。
钢板混凝土组合桥面板的优化设计
钢板混凝土组合桥面板的优化设计作者:李辉来源:《建筑工程技术与设计》2014年第19期一、钢桥面板常用类型1、混凝土桥面板RC/PC混凝土桥面板通常采用现场浇筑,造价低,施工较容易,多用于中小跨径钢桥的桥面板;缺点:明显增加结构自重,伴随有混凝土材料自身病害,同时对截面的刚度贡献不足。
2、正交异性钢桥面板正交异性钢桥面板采用工厂加工,现场拼装焊接,模数化水平高,截面刚度大,多用于大跨径桥梁的桥面板;缺点:顶板厚度较大,造价偏高,与桥面铺装层刚度、材料性能巨大的差异性所引起的桥面病害较多。
目前正交异性钢桥面板以其优异的特点已成为大、中跨径钢桥的首选桥面形式,其桥面系多由钢梁顶板、沥青混合料铺装层构成。
然而从国内外诸多实例可以看出,随着运营时间的增加,该类型桥面体系易发生铺装层损坏以及钢桥面板疲劳开裂两种病害。
二、改善设计针对上述问题,我们设计出了一种兼顾两种常用钢桥面板的特征的钢-混组合桥面板,该组合桥面板主要由钢顶板、混凝土桥面板、PBL剪力连接键、应力分散构造组成。
其类型按混凝土桥面板的组成材料可分为普通混凝土组合桥面板、钢纤维混凝土组合桥面板以及轻质混凝土组合桥面板组合桥面板;该组合桥面板中的钢板与混凝土板能否共同参与受力,剪力连接键至关重要,常用形式有剪力钉与PBL连接键,本项目采用的是PBL连接键。
1-钢顶板;2-钢梁腹板;3-钢梁底板;4-钢横隔板;5-PBL型上置纵肋板;6-横向钢筋;7-PBL孔;8-混凝土桥面板;9-磨耗层三、分析1.组合结构的受力变形分析钢-混组合桥面板作为钢混组合梁的概念的拓展,其众多的力学行为与钢混组合梁类似,因此,我们以钢混组合梁的工作原理来分析组合结构的受力原如上图所示,两根相同的匀质材料的梁,截面为矩形,作用有均布荷载q。
当两根梁之间为光滑的交界面,只能传递相互之间的压力而不能传递剪力时,在荷载作用下的变形如图(b),由于每根梁的变形情况相同,均只承担1/2的荷载作用时,则跨中截面的最大正应力为:跨中挠度为:当两根梁之间完全粘结在一起没有任何滑移时,可以作为一根整体受力的梁来考虑,如图(c)所示,则跨中截面的最大正应力为:跨中挠度为:比较可知,当将两根相同材料和截面尺寸的矩形梁组合在一起,可以使截面最大应力和挠度降低为原来的1/2和1/4。
桥梁钢-混凝土组合结构设计原理
桥梁钢-混凝土组合结构是用钢结构和混凝土结构相结合的建筑结构,在桥梁建设中得到了广泛应用。
这种结构把钢结构的高强度、刚度和施工方便性和混凝土结构的耐久性、防火性和隔音隔热性结合起来,形成了一种新型的桥梁结构体系。
下面,我将详细阐述桥梁钢-混凝土组合结构设计原理。
一、钢桥面板上的钢筋混凝土板的使用
采用钢性能优异,刚性好的钢板,把其的上下表面分别用钢筋混凝土板进行封闭,使其构成钢筋混凝土组合钢板,这样钢-混凝土组合结构既继承了钢板的刚性好、不劣化,变形小的优点,又有了钢筋混凝土中的防火,防腐蚀,抗冲击等优点。
二、桥梁梁身钢-混凝土组合结构方案
梁身钢-混凝土组合结构采用了钢筋混凝土板固定在钢板上构成组合梁,将钢结构和混凝土结构结合紧密,钢板的强度和刚度大、重量轻,使得混凝土梁体和斜撑等部件受到的荷载减小,起到一种很好的支撑作用。
三、桥梁下部基础设计
桥梁下部基础承受桥梁自重和行车荷载,应采用钢筋混凝土或普通混凝土构造,并用波形钢截面做基础柱底端斜向牵拉成底部耳板用高强度螺栓固定在铸铁墩上,加强局部破坏的稳定性。
四、桥墩外形与基础独立设计
桥墩外形开放式设计,立面采用平整和倾斜相间的线条,美观大方,基础是混凝土斜桩式墩或钢球墩,直径较小,占地面积小,经济性较强。
采用钢-混凝土组合梁连梁桥和中连拉桥为桥型,使得桥面平整、成型美观,且便于施工,同时还能起到一定的防震效果。
桥梁钢-混凝土组合结构的优点是强度、刚度好,重量轻,施工方便,且具有良好的抗震性能和安全性。
同时,该结构还具有防火、耐腐蚀、服役年限长等优点。
这种设计原则为桥梁建设提供了新思路,未来还将有更广泛的应用。
钢-混凝土组合桥梁设计要点及应用
钢-混凝土组合桥梁设计要点及应用摘要:在桥梁工程建设中,钢-混凝土组合结构的应用十分广泛,其具有环保、节能等诸多优势,因此广受业界人士的好评。
文章首先对钢-混凝土组合结构的形式及特点进行介绍,然后论述钢-混凝土组合桥梁设计的要求,最后就钢-混凝土组合在连续梁桥设计中的应用进行详细分析论述,以供参考。
关键词:桥梁设计;市政工程;钢-混凝土组合前言:在现代桥梁的建设中混凝土材料和钢材料是使用最为广泛的两种建筑材料,但是这两种材料在力学性能以及物理性质上则是存在着很多的差异,可谓各具优劣。
因此就出现充分融合钢材料和混凝土材料双方优点的钢-混凝土组合结构,其合理的应用在桥梁工程中,可有效提升桥梁的抗拉、抗剪能力,同时又能提高桥梁的抗压能力。
本文即在此背景下,就钢-混凝土组合在桥梁设计中的要点和应用进行详细的分析论述,以下为详细研究内容。
1 钢-混凝土组合的形式及特点1.1钢-混凝土组合结构的形式纵观人类的桥梁结构经历了木质结构、砌体结构、混凝土结构、钢结构、以及钢-混凝土结构的趋势,钢-混凝土组合结构本质上是利用钢材料和混凝土材料的抗剪力横向结合,而形成的连接构件[1]。
目前在世界范围内应用较为广泛的钢-混凝土组合结构主要有钢筋混凝土结构、压型钢混凝土复合钢板、核心筒复合梁、钢管混凝土结构、钢和混凝土组合柱几种形式。
1.2钢-混凝土组合结构的特点对于单一材料的钢结构桥梁而言,其在抗拉、抗压以及抗弯的性能上非常好使,使用寿命也比较长,但是钢结构桥梁对于压屈、噪音、疲劳以及振动等弊端一直以来都没有找到一个有效的解决方法,同时高成本和易锈蚀的问题也一直难以解决。
对于单一材料的混凝土结构桥梁而言,其可采用现场浇筑或是预制拼装的方式,成本较低,但是裂缝问题一直难以避免,在温差较大的地区还容易受到冻融循环影响。
钢-混凝土组合结构其较之传统的单一材料的结构形式特点较为显著,在相同的承力作用下,钢-混凝土组合结构的材料性能往往可以更好的发挥出来,具体有以下几个特点:钢材用量少[2],较之传统的钢结构桥梁,钢-混凝土组合结构桥梁在非复合梁的情况下,其钢材用量可以减少15-20%作用;稳定性高,在钢-混凝土组合结构桥梁中,钢梁的翼缘宽度会对钢-混凝土的稳定性起到影响,因此当翼缘宽度合理增大时,相应的桥梁温度行也会更高。
钢(梁)—砼(桥面板)组合梁桥力学性能研究分析
钢(梁)—砼(桥面板)组合梁桥力学性能研究分析钢(梁)—砼(桥面板)组合梁桥力学性能研究分析一、引言钢(梁)—砼(桥面板)组合梁桥是一种常见的桥梁结构形式,由钢梁和砼桥面板组合而成。
该结构形式具有较好的结构性能,广泛应用于公路、铁路等交通运输领域。
本文旨在通过对钢(梁)—砼(桥面板)组合梁桥力学性能的研究分析,深入了解该结构的力学特性,为设计和施工提供科学依据。
二、组合梁桥的力学特性钢(梁)—砼(桥面板)组合梁桥具有如下的力学特性:1. 抗弯性能优越:钢梁作为主要承载结构,具有较高的强度和刚度,能够有效承担桥梁的荷载,并提供较大的抗弯强度。
而砼桥面板则能够增加梁的刚性,提高抗弯性能。
2. 轻量化结构:由于钢材密度较小,采用钢梁作为主梁能够降低桥梁自重,减小对基础的要求。
同时,砼桥面板可以考虑采用空心板等轻质材料,进一步降低桥梁的自重,提高桥梁的承载能力。
3. 界面传力良好:钢梁与砼桥面板通过可靠的连接方式相连接。
界面传力良好,能够有效传递荷载,保证桥梁整体性能。
4. 抗震性能优良:钢梁具有良好的抗震性能,能够在地震等极端加载条件下保持较好的稳定性。
而砼桥面板能够增加钢梁的抗震性能,提高桥梁的整体稳定性。
三、组合梁桥力学性能的研究方法针对钢(梁)—砼(桥面板)组合梁桥的力学性能进行研究时,可以采用如下方法:1. 数值模拟方法:通过建立组合梁桥的三维有限元模型,采用数值模拟方法分析其受力情况。
可以通过改变不同参数来模拟不同工况下的受力效应,进而评估桥梁的承载能力和变形情况。
2. 实验测试方法:通过在实验室或野外进行模型或原型试验,通过加载仪器对组合梁桥进行加荷,记录并分析其受力状况,并通过测量得到的数据进行参数分析与计算,对不同工况下的力学性能进行评估。
3. 统计分析方法:通过采集不同组合梁桥实际使用的运行数据,通过统计、分析和比较,评估不同组合梁桥在实际工程中的应用效果,总结其优缺点,并进行改进和优化。
钢混组合桥面板的发展概况及设计维护要点
2 组 合桥面板 的发展历程及 研究 方法[ 3 ]
历 史 早 期 没 有 组 合 结 构 的概 念 ,如 日本 建 于
10 跨 越 津野 川 的 旧明治 桥 ,桥 面板 采 用 折 形 92年 钢 板 作 为 底模 ,利 用 刚 度 大 的混 凝 土 传 递 车 轮 载 荷 。钢 板 与混 凝 土组 合 效 应 的积 极 利 用 是 源 于 2 O 世纪 5 O年代 ,9 9年 法 国 Tnavl 索 桥 建 造 15 acrie悬 l
7 6
桥梁结构
城 市道 桥 与 防 洪
2 1 年 4月第 4 02 期
钢 混组合桥 面板 的发展概 况及设 计维 护要 点
邢 昕 , 克 岩 冯
( 津市市 政工程 设计研 究 院 , 天 天津 市 30 5 0主梁新 型组合 桥梁体 系 , 结 对桥面 板 的跨 径 , 久性 等提 出了新 的要求 。 耐 组合 桥面板 从历史 上单 纯 以钢板
关键 词 : 合结构 ; 面板 ; 组 桥 全寿命 费用 中图 分类号 : 4 83 文献 标识码 : U 4 .4 A 文 章编号 :0 9 7 1 ( 0 2 0 — 06 0 10 — 7 6 2 1 )4 0 7 — 3
1 新型 组合桥梁对 桥面板性 能的要求
从2 纪6 0世 0年代 起 , 合结 构 以其 整 体受 力 组 的经 济 性 ,发挥 材 料 各 自优 势 的 合 理 性及 便 于施 工 的突 出优 点得 到广 泛 应 用 。进 入 2 0世 纪 8 0年 代, 组合 结 构 有 了新 的 发展 , 合 结 构从 理 论 研 究 组 到 设 计 施 工 日趋 成 熟 , 国 、 国 、 法 德 日本 等 国对 传 统 钢 桥 结 构体 系进 行 了大 幅 简 化 ,开 发 了不 同形 式 的组 合 结 构桥 梁 ,其 中 2根 主 梁 的 组合 钢板 梁 桥 已经 成 为 中小跨 新 建 桥 梁 的 主 流 ,被认 为 是极 其 经 济 的桥 梁 形式 之 一 。通 过 大 量 基 础 性 理论 研 究 和 试 验 , 国制 定 了 相 应规 范 , 使 结 构体 系 的 各 促 简化与统一 。改进后的组合结构 以构造合理化 、 工
钢-混组合结构在各种桥梁应用分析
钢-混组合结构在各种桥梁应用分析引言最近的二十余年,全球发生了许多次大地震,造成了非常惨重的生命财产损失,地震灾害的共同特点是:由于桥梁工程遭到严重破坏,切断了震区交通生命线,造成救灾工作的巨大困难,使次生灾害加重,导致了巨大的经济损失。
据统计,在世界上发生7级以上毁灭性大地震灾害中,以热轧H型钢为主的钢结构建筑受害程度最小,因此若用于设计桥梁上部结构弹塑性减震限位阻尼器,具有很大的潜力和广阔的应用前景。
一、钢-混组合结构梁桥优势钢-混凝土组合梁,通过较为简单的处理方式综合了混凝土梁和钢梁的优势。
组合梁保留受压区的混凝土翼板,受拉区则只配置钢梁,二者之间通过抗剪连接件组合成整体。
这样,既不会产生混凝土受拉开裂的问题,也不会因钢梁受压侧刚度较弱而发生失稳,同时还具备较高的刚度和较轻的自重。
钢-混凝土结合梁桥在中等跨度(20~90m)桥梁中已在世界各地广泛应用。
它的主要优点是:组合结构桥梁可以充分合理地发挥钢与混凝土两种材料的各自优势,可以最大程度地实现工厂化制造,减少现场操作,场地清洁较有保证,钢材部分可回收利用,有利于环保、节能,且具有整体受力的经济性与工程质量的可靠性。
与钢桥相比有:节省钢材;降低建筑高度;减少冲击,耐疲劳;减少钢梁腐蚀;减少噪音;维修养护工作量较少等。
与混凝土桥相比有:重量较轻;制造安装较为容易;施工速度快、工期短等。
二、钢-混组合结构在各种桥梁中的应用钢混组合结构桥梁种类繁多,但总的来说可以分为两类:第一类是在同一截面内采用钢与混凝土两种材料,通过剪力连接件来实现钢与混凝土的共同作用,称为组合梁,也有学者称之为结合梁:另一类是在桥梁的各个部位分别采用混凝土梁、钢梁以及组合梁的两种或三种形式,通过结合段来连接不同材料的部位,一般称之为混合梁。
具体到各种桥型,则可以大致分为以下几种:1、组合钢板梁桥。
通过连接件把工字形钢板梁与混凝土桥面板组合起来,使钢板梁的抗弯刚度大幅度提高,从而能减小梁高,增大跨径。
组合结构优缺点
全混凝土结构优点:而混凝土结构材料成本低、刚度大、防火及防腐蚀性能好。
( 1) 施工成本低,技术要求相对钢桥要低,这也是在我国广泛应用的主要原因。
( 2) 材料供应方便。
钢筋、水泥、木材等材料可以就近采购。
( 3) 耐久性好、适应性强、整体性好,现场施工调整方便。
(4) 维护管理简单方便,相对于钢桥更适合野外场所。
缺点:桥体自重大,抗震性差,因地震等原因破坏后,拆除、搬运以及废弃混凝土处理很不方便; 现场浇筑施工工期长、受季节影响大,且需要架设大量的脚手架模板等,对地面的环境要求高,在城市中对交通影响大。
纯钢结构优点:钢结构重量轻、强度高、延性好、施工速度快,工厂制作保证质量。
( 1) 钢桥自重轻。
基本由钢板和型钢通过栓接、焊接、栓焊组合等方式构成,板梁结构、箱梁结构、桁架结构作为桥面主要的承载体。
(2) 跨距大。
因其自重轻,因而可以将跨距设计得更大,做成斜拉索桥、悬索桥,跨距最大距离甚至可以达到2000m。
( 3) 抗震性好。
由于桥体自重轻,塑性韧性好,所以地震时产生的水平力较小,对桥墩的抗震强度要求低,钢制的桥体抗变形能力也比混凝土的桥体好。
(4) 工厂内制造预装,现场不需要做大量的模板和脚手架,减少现场施工时间,更适合施工环境复杂的都市。
(5) 钢桥拆除方便,改建、扩建、移建更方便。
(6) 可以做成结构复杂。
美观漂亮的桥型,既满足功能性的要求又满足景观性的要求,更加适合现代化城市的需求。
( 7) 构成桥梁的钢材可以回收再利用,更加节能环保。
缺点:纯钢结构随着建筑高度的增加,存在侧向刚度小、抗侧移能力相对较差等问题,在地震和强风作用下易产生过大的振动,影响正常使用的舒适度,并且钢结构抗火能力相对较差、防腐代价相对较高。
钢桥的建设成本相对较高,钢桥容易锈蚀,后期的维护管理要求较高组合结构优点:充分利用钢材的高抗拉强度和混凝土的高抗压强度,提高了钢梁的稳定性,形成经济合理的受力构件,进而组成桥梁结构,以最大限度地发挥两种材料的相对优势减轻了自重,并避免了混凝土开裂等问题将压型钢板、波纹钢板、钢管混凝土等材料与混凝土组合,则可以在提高施工性能、减少预应力损失、减小结构高度等方面获得优势。
钢、混凝土组合桥面板施工工法(2)
钢、混凝土组合桥面板施工工法一、前言钢、混凝土组合桥面板施工工法是一种将钢板与混凝土结合在一起形成桥面板的施工工艺。
相比传统的纯混凝土桥面板,这种工法具有更好的耐久性和承载能力,适用于不同类型和规模的桥梁工程。
二、工法特点钢、混凝土组合桥面板施工工法具有以下几个特点:1.增强了承载能力:钢板的加入使得桥面板具有更好的抗挠强度和承载能力,能够满足更大的交通负荷。
2. 提高了耐久性:钢板可以有效防止裂缝产生,并且抑制混凝土的变形和老化,使桥面板具有更好的耐久性。
3. 加速了施工进度:采用预制钢板和现浇混凝土的组合施工方式,减少了现场施工时间,提高了施工效率。
4. 减少了施工成本:由于采用预制部件和现浇混凝土结合的方式,材料使用更加经济,施工成本也相对较低。
三、适应范围钢、混凝土组合桥面板施工工法适用于各种桥梁工程,尤其是长跨度、大荷载的桥梁。
同时,由于工法的灵活性和适应性,可以根据具体工程的要求进行调整和优化,适用于不同地区和环境条件下的施工。
四、工艺原理钢、混凝土组合桥面板施工工法的核心原理是通过钢板与混凝土相互作用,形成整体的桥面板结构。
钢板起到了加强钢筋的作用,能够有效增强桥面板的承载能力。
同时,钢板还可以减少混凝土的收缩和变形,提高桥面板的耐久性。
在具体的施工过程中,首先需要进行桥面板的设计和制作。
预制钢板和预制混凝土梁将在工厂中制作好,并根据设计要求进行预埋件的加工。
然后,现场将预制的钢板和混凝土梁进行组装,通过焊接和连接件将它们固定在一起。
最后,进行混凝土的浇筑和养护,形成完整的桥面板。
五、施工工艺钢、混凝土组合桥面板的施工可以分为以下几个阶段:1. 钢板预制和预埋件制作:根据设计要求,在工厂中制作好钢板和预埋件。
2. 现场组装和固定:将预制的钢板和混凝土梁进行组装,并通过焊接和连接件将它们固定在一起。
3. 混凝土浇筑和养护:将混凝土浇筑至整个桥面板的空间中,并进行养护,以确保混凝土的强度和耐久性。
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2017年第7期 北方交通一 87 —文章编号:1673 -6052(2017)07 -0087 -03 D01:10.15996/j. cnki. bfjt. 2017. 07. 024钢混组合桥面板的结构优势与设计要点分析史敏(新疆新纪元公路设计有限责任公司乌鲁木齐市83〇〇〇〇)摘要:综述了钢混组合桥面板的国内外应用与发展情况,总结了其相对于现有的混凝土桥面板和正交异性 钢桥面板的结构特点和优势,以更好地应用该新型桥面板型式。
最后讨论了钢混组合桥面板设计的若干关键问 题,提出设计要点和方法,推进钢混组合桥面板在我国的设计与应用。
关键词:钢混组合;桥面板;组合桥面板;结构优势;设计要点中图分类号:U441文献标识码:B1引言桥面板及铺装结构是直接提供交通通行的平 台,由于其暴露于环境中并受车辆荷载直接作用,因此其工作状态直接影响到桥梁主体结构的耐久性和 行车舒适性。
混凝土桥面板和正交异性钢桥面板是 目前桥梁工程应用的两种桥面板型式,混凝土桥面 板能够很好地适应沥青混凝土桥面铺装或者水泥铺 装,因此其行车效果好,但混凝土容重较大,影响了 桥梁的跨越能力;钢桥面板刚度大且轻型,能够很好 地提高桥梁的跨越能力,但是正交异性钢桥面板与 桥面铺装连接性不好,很容易引发铺装层开裂等问 题,影响桥面板的耐久使用。
钢混组合桥面板则是近年来发展起来的桥面板 构造型式,通过底部设置钢板上部设置混凝土,并通 过焊钉或者开孔板连接件进行连接,形成组合型式 桥面板结构。
钢混组合桥面板兼顾了混凝土桥面板 和正交异性桥面板的优势:首先,增加了桥面板的刚 度和强度,通过钢板包裹混凝土提高桥面板的整体 刚度,还能充分利用混凝土抗压性能和钢材抗拉性 能,提高桥面板整体承载力;其次,相对于混凝土桥 面板降低了桥面板的容重,可以实现更大跨越,但同 时相对于正交异性钢桥面板可能和沥青铺装更好的 结合,提高了行车平稳性和桥面板耐久性;最后,钢 混组合桥面板中钢板还能作为模板直接提供混凝土 的浇注平台,免去模板材料和支撑架设等问题,实现 快速吊装施工。
因此,钢混组合桥面板近年来受到研究者的广泛关注,也开始在实际的桥梁工程中得 到了实践,例如广东佛山东平大桥。
论文将系统总结钢混组合桥面板的应用发展情 况,包括在国外和国内的发展历程的特点,总结钢混 组合桥面板的结构优势和特点,提出钢混组合桥面 板设计的要点和注意事项,推进钢混组合桥面板在 我国的设计与应用。
2钢混组合桥面板的应用发展钢混组合桥面板是伴随着组合结构的研究与应 用发展起来的,从20世纪50年代,钢混组合结构已 经在美国、欧洲和日本等国家得到了广泛关注和研 究,工程师积极地将这一新型组合结构型式应用到 桥梁工程的建设中。
工程师意识到传统混凝土桥面 板容重过大的问题,开始研发组合桥面板型式,例如 法国Tanccrville悬索桥就是采用罗宾逊式组合桥面 板以增加其跨越能力[1]。
但由于当时制造工艺落 后,以及钢材成本较高,这一新型桥面板结构型式并 没有得到广泛应用。
其后,组合桥面板则在日本得到了推广应用。
20世纪80年代,日本采用动载试验机研究各种桥 面板的耐久性能,其中就特别研究了组合桥面板结 构型式,研究发现组合桥面板试验的裂缝纵横向分 布与实际工程观测结果非常相似,这进一步推进了 研究者对组合桥面板结构性能的把握。
随着钢混连 接件在日本的研发,以及组合桥梁的应用,1997年 日本就推行了组合桥面板的设计标准,包括对桥面一 88 — 北方交通2017年第7期板最小厚度规定、桥面板剪力设计规定等。
在2001 年到2005年间,日本先后推出了组合桥面板各种设 计指南和施工指南,用于规范组合桥面板在实际工 程的应用。
钢混组合桥面板近年来开始受到国内关注,期 望通过应用组合桥面板解决现有桥面板耐久性和安 全性方面的问题。
西南交通大学[2_3]采用足尺开孔 板连接件连接的钢混组合桥面板,开展静力和疲劳 试验,试验结果显示:设计采用钢混组合桥面板具有 良好的疲劳性能,同时具有极高的极限承载力;此 外,西安建筑大学[]也通过6个开孔板连接件和贯 穿钢筋连接的钢混组合桥面板试验,验证了钢混无 滑移的粘结行为,并说明可以基于平截面假定推导 组合桥面板的极限承载力。
在我国钢混组合桥面板 处于研究起步阶段的情况下,广东佛山东平大桥采 用这种钢混组合桥面板型式应用于实际工程,实践 表明该新型桥面板结构体系可施工性强,运营稳定 安全[5]。
随着钢混组合桥面板在我国引起关注,相 关研究将会更加深人,从根本上解除设计的顾虑,推 进该新型桥面板结构型式的广泛应用。
3钢混组合桥面板的结构特性注明:1-钢顶板2-钢腹板3-钢底板4-钢横隔板5-钢顶板纵助6-横向钢筋7-PBL孔8-混凝土层装层图1钢混组合桥面板典型构造钢混组合桥面板通常由底部钢板、加劲肋、连接 件和顶部混凝土共同构成,钢混组合桥面板主要配 合钢主梁共同使用,其典型构造如图1所示,其中1、~9共同构成组合桥面板。
钢顶板1作为主梁 体系的顶板结构同时又是桥面板底部构造,使得钢 混桥面板和主梁体系很好地连接在一起,保证了桥 面板参与桥梁整体受力中。
加劲肋5—方面起到了钢板加劲效果,防止钢板屈曲,同时保证钢板向混凝 土刚度过渡的平顺性;另一方面增加了钢板和混凝 土的连接效果,保证混凝土与钢板协同受力和变形。
横向钢筋和P B L孔则更好地加固钢板与混凝土的 连接效果,使得钢板与混凝土粘结性能更好。
混凝 土层则作为上部结构可以和沥青铺装或者水泥铺装 很好地粘结在一起,保证了桥面铺装病害不会轻易传递到桥梁主体结构中。
基于钢混组合桥面板的上述构造特点和受力性 能,可以总结其相对于传统的钢筋混凝土桥面板具 有如下优势,能应用于数量众多的中小跨径桥梁建 设中。
(1) 跨越能力强。
钢混组合桥面板将底部钢作为桥面板下层钢筋承担了主要拉应力,可以有效 降低桥面板厚度,减少桥面板自重,使得其跨越能力增强。
钢混组合桥面板的最大跨径可以达到10m,对于现在广泛采用的少主梁体系钢梁桥,具有很好 的适应性,减少桥面板开裂风险。
(2) 高耐久性和疲劳性。
无论是日本还是我学者开展的组合桥面板长期性能试验,均显示其耐 久性与预应力桥面板具有同等的效果,同时由于混 凝土的存在,使得钢混组合桥面板的疲劳性能也得 到了提高,也不会出现桥面板混凝土开裂脱落问题 (如图2所示)。
(a)顶面 (b)底面图2混凝土桥面板开裂问题(3)易于实现工业化和产品化。
组合桥面板中钢板可以作为提供混凝土浇注施工的模板和支架,如果混凝土需要现浇施工,只需要在钢板吊装到位 后横插钢筋,就可以进行混凝土的浇注施工;如果是 预制桥面板,则可以将整个钢混组合桥面板进行分 段,并在现场进行焊接或者螺栓连接。
该结构型式 减少野外作业时间,并提高施工建设质量。
()可更换性强。
钢混组合桥面板如果在使用过程中出现开裂或者其他病害,可以直接将刚面板2017年第7期史敏:钢混组合桥面板的结构优势与设计要点分析89进行更换完成修复。
相对于正交异性钢桥面板,钢混组合梁桥的铺 装层开裂风险更小一些。
正交异性钢桥面板由于直 接采用桥面铺装层和钢主梁进行连接,而没有采用 特殊的连接构造将两者协同受力和变形,因为铺装 层在设计中并不作为主要受力构件参与;然而,正是 由于这种连接形式,使得钢主梁和铺装层粘结性能 差,且刚度过渡不平缓,使得荷载作用下铺装层和主 梁出现滑移问题,而滑移受到钢主梁的约束时就会 出现开裂风险,而一旦铺装层开裂,将使得外界侵蚀 作用影响到主梁结构体系,造成铺装层破坏更为严 重,同时主梁结构的安全和耐久性能受到影响。
4钢混组合桥面板设计要点钢混组合桥面板在施工过程中首先架设安装钢 板结构,然后以此作为浇注混凝土或者安装预制桥 面板的基础,该时段混凝土自重由钢板进行承担;当 混凝土和钢板组合受力后,后续荷载由组合后的断 面进行承担。
开展钢混组合桥面板的设计,同样按 照桥面板的设计原则,假设其为各向同性并满足平 截面变形假定的构件,并且设计中尽可能按照单向 板进行构造设计,即边长比在1 :2以上。
开展钢混 组合桥面板的设计,需要注意如下几点:(1)桥面板最小板厚问题。
钢混组合桥面板的承载能力高,其桥面板厚度基本都能满足承载设计 的要求,但是需要同时满足构造要求,保证整体结构 的刚度,因此需要设定最小板厚,一般按照下式取 用:h =25L + 110式中,h 为包括底钢板在内的桥面板最小厚度, 单位mm ; L 为板跨径,单位m 。
(2)主梁间距问题。
组合桥面板相对于钢筋混凝土桥面板其主梁间距可以设置很大,一般可达 10m ;且不宜小于8m ,要确保主梁间距和悬臂的长 度比在1 : 0.4以下,以保障主梁体系的受力情况。
此外,悬臂长度不宜过大,一般不大于2. 5〜3. 0m , 使得腹板顶面的混凝土不出现较大拉应力;如果需 要设置较大悬臂长度时,则应该适当设置小纵梁和 斜撑,提高悬臂板的受力性能。
(3)混凝土的设计。
受到加劲板和底板等刚度较大的钢结构的约束效应,混凝土的徐变和收缩问题变得较为突出。
对于现浇混凝土,考虑对初始收 缩效应的补偿,宜采用膨胀混凝土;对于预制混凝 土,则在预制完成后应该存放一定时间,使得混凝土 的收缩徐变在组合桥面板与主梁共同受力之前完 成。
组合桥面板的设计要求混凝土的标准抗压强度 大于30MPa ,粗骨料不宜大于20cm ,且混凝土坍落 度不宜小于8cm ,目的是降低混凝土的收缩徐变效 应。
(4)负弯矩区抗裂设计。
组合桥面板在负弯区域由于缺少压应力储备,在运营使用过程中会出 现拉应力,也会有裂缝,因而仍然按照钢筋混凝土桥 面板进行设计,但是同样需要进行配筋设计,使得裂 缝宽度满足规范要求。
一般要求配筋率大于1. 3%,且保证钢筋应力低于10MPa 。
(5)耐久性设计。
钢混组合桥面板同样会受雨水渗透以及氯离子的侵蚀效应,导致耐久性降低, 因此,需要在桥面设计适当的排水系统,并在铺装层 内设计防水层,避免雨水轻易渗透到组合桥面板中。
此外,在运营中也要及时监测桥面板的雨水渗透情 况,特别是中支点受拉区,发现渗漏或者防水层的破 坏应该及时修复。
5结论钢混组合桥面板是适应组合梁桥的创新桥面板结构型式,近年来受到广泛关注和研究。
论文通过 综述钢混组合桥面板的应用发展情况,总结了组合 桥面板的构造特点以及相对于混凝土桥面板和正交 异性钢桥面板的结构优势,最后对钢混组合桥面板 设计的若干问题进行了分析讨论,促进钢混组合桥 面板在我国的研究与应用。
参考文献[1] 刘玉擎.组合结构桥梁[M].北京:人民交通出版社,2005.[2] 陈军刚.钢-混凝土组合桥面板设计方法初探[D].成都:西南交通大学,2004.[]占玉林,赵人达,毛学明,等.钢-混凝土组合桥面板试验研究与理论分析[].西南交通大学学报,2006, 41(3)360 - 365.[4] 杨勇,祝刚,周丕健,等•钢板-混凝土组合桥面板受力性能与设计方法研究[]•土木工程学报,2009 (12)135 -141.[5] 邢昕,冯克岩.钢混组合桥面板的发展概况及设计维护要点[]•城市道桥与防洪,212 (4)76 -78.(下转第92页)92北方交通2017年第7期表2单桩竖向抗压测试报告汇总表(快速维持荷载法)工程名称:DDG试验日期:2016/03/22 13 :1粧号:试验用粧长(m):18.00粧径(mm ) :400序号载荷(kN)历时(min )本级累计沉降( 本级mm )累计1206060 2.48 2.482360/120.72 3.20348060180.69 3.89460060240.97 4.8657206030.82 5.68/846360.63 6.3179/642 1.187.49818648 1.889.379126542.4411.81降0. 25mm 略有收敛,按照快速维持荷载法可以判 定,该预应力管桩的承载力不小于120kN 。